基于光纤传感油藏井下产液剖面监测技术研究

摘要

油藏产液剖面参数的动态监测对于油田开发具有重要意义,它不仅能够实时反映井下储油层段的产油能力,还能对油田后期开发方案制定提供可靠依据,对油田可持续发展及节约油田开发成本具有极其重要的战略意义。长久以来,油田产液剖面测井虽然取得了较长足的发展,但是由于井下工况复杂,传统的监测手段难以实现实时分布式测量,测井办法对油田造成污染等一系列缺点,使井下产液剖面分布式监测问题亟待解决。
　　本文基于拉曼光纤传感技术,自主设计了拉曼光纤产液剖面监测系统,通过自限温加热带对井筒产液进行加热,井筒产液流量差异造成自限温加热带表面温度不同,利用拉曼光纤测得分布式温度曲线以实现流量的实时监测目的。主要研究工作如下:
　　首先,基于工程流体力学及传热学原理,分析产液层段井筒内的流动形态及监测过程中热量的传递过程;对于层流与湍流流动形态下分别进行研究;建立产液剖面监测过程径向稳态传热及轴向对流换热过程数学型。
　　其次,以拉曼温度光纤作为监测系统的核心传感元件设计监测系统,并分析光纤及加热带进行封装工艺机械性能及传热性能;同时设计传感器下井及布设工艺方案。
　　最后,利用有限元分析及室内实验对模型进行验证,结果显示,有限元仿真计算与理论计算结果存在差异,室内实验监测系统灵敏度与该工况下理论计算值在较小流量区间匹配度较高。
　　本文根据设计的光纤与加热带复合办法对产液剖面进行分布式监测并建立流量监测数学模型,并设计产液剖面监测系统及传感器封装结构,最后进行了有限元分析及室内实验验证了理论模型的准确性。

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目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究目标和拟解决的关键问题

1.4 本课题主要研究内容

第2章 井筒产液层段流量温度数学耦合模型建立

2.1 引言

2.2 井筒产液层段流体热流场分析

2.3 井筒产液层段流量温度计算模型的建立

2.4 本章小结

第3章 分布式产液剖面流量监测系统的设计

3.1 引言

3.2 基本原理

3.3 基于拉曼光纤传感技术分布式产液剖面监测系统总体设计

3.4 基于拉曼光纤产液剖面监测系统结构设计

3.5 本章小结

第4章 产液剖面监测数值仿真及实验验证

4.1 引言

4.2 产层井筒流量温度耦合场有限元模型建立

4.3 产液剖面室内流量实验

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其它成果

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致谢